(57)【要約】【課題】モータトルクを高めるとともに、トルク変動を低減でき滑らかな回転が可能なモータを提供する。【解決手段】モータは、ロータヨーク及びロータヨークの外周または内周に設けられて、ロータヨークの円周方向に向かって配列される複数のマグネットを含むロータと、ロータヨークとの間にギャップを有して環状に配置されるステータコア及びステータコアを励磁させる励磁コイルを含むステータと、を含み、マグネットの外周部の円弧の中心とマグネットの内周部の円弧の中心とが一致するとともに、マグネットの外周部またはマグネットの内周部の円弧の中心とロータの回転中心とが一致しない。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータヨーク及び前記ロータヨークの外周または内周に設けられて、前記ロータヨークの円周方向に向かって配列される複数のマグネットを含むロータと、
前記ロータヨークとの間にギャップを有して環状に配置されるステータコア及び前記ステータコアを励磁させる励磁コイルを含むステータと、
を含み、
前記マグネットの外周部の円弧の中心と前記マグネットの内周部の円弧の中心とが一致するとともに、前記マグネットの外周部または前記マグネットの内周部の円弧の中心と前記ロータの回転中心とが一致しないことを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記ロータヨークは、前記マグネットの外周部の円弧の半径または前記マグネットの内周部の円弧の半径と同じ半径の円弧となる密着面を有している請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記マグネットの前記ステータ側に突出している角部から前記ロータヨークまでの最短距離は、前記ギャップの距離以上である請求項１又は請求項２に記載のモータ。
【請求項４】
前記ロータと連動して回転する回転軸をさらに備え、
前記回転軸と回転させる負荷体とを直結している請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、永久磁石における外周面の円弧半径中心の偏芯率を最適な範囲内に設定することによって、永久磁石形モータのコギングトルク及びトルクリップルを低減する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２７５２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のモータでは、磁石外周面の円弧と磁石内周面の円弧とが異なるため、磁石の総体積が低減される。このため、特許文献１に記載の磁石は、磁石の総磁束量が低減する傾向にあり、モータとした場合に、モータトルクが低下するおそれがある。また、磁石外周面の円弧半径中心と磁石内周面の円弧半径中心とが異なるため、磁石は半径方向の厚みに薄い部分が存在し、この薄い部分が反磁界に対して弱くなるおそれがある。このため、磁石が減磁しないように、ステータの電気装荷を大きくすることができず、モータトルクを大きくすることができないおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、モータトルクを高めるとともに、トルク変動を低減でき滑らかな回転が可能なモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し目的を達成するために、モータは、ロータヨーク及び前記ロータヨークの外周または内周に設けられて、前記ロータヨークの円周方向に向かって配列される複数のマグネットを含むロータと、前記ロータヨークとの間にギャップを有して環状に配置されるステータコア及び前記ステータコアを励磁させる励磁コイルを含むステータと、を含み、前記マグネットの外周部の円弧の中心と前記マグネットの内周部の円弧の中心とが一致するとともに、前記マグネットの外周部または前記マグネットの内周部の円弧の中心と前記ロータの回転中心とが一致しないことを特徴とする。
【０００７】
この構成により、マグネットの内周部と外周部との間での厚みは一定となり、磁石体積低下による総磁束量の低減を抑制することができる。また、モータは、マグネットの減磁耐力を高めることができる。このため、ステータの励磁コイルの電気装荷を大きくし、モータはモータトルクを増加させることもできる。
【０００８】
また、上記構成により、マグネットの外周部の円弧の中心またはマグネットの内周部の円弧の中心と、ロータの回転中心とが一致しないことから、マグネットからステータコアへ鎖交する磁束の変化を滑らかにすることができる。このため、モータは、トルク変動を低減でき滑らかな回転が可能となる。そして、モータは、マグネットからステータコアへ鎖交する磁束が急に増加または減少することに伴うコギングトルク及びトルクリップルを抑制することができる。
【０００９】
本発明の望ましい態様として、前記ロータヨークは、前記マグネットの外周部の円弧の半径または前記マグネットの内周部の円弧の半径と同じ半径の円弧となる密着面を有していることが好ましい。
【００１０】
この構成により、マグネットの外周部または内周部は、ロータヨークと密着し、隙間を生じることによる磁束漏れのおそれを低減できる。その結果、モータは、マグネットの磁束を有効利用することによりモータトルクの低下を抑制することができる。また、モータは、マグネットとロータヨークとが沿うことから、マグネットの固定を安定させることができる。
【００１１】
本発明の望ましい態様として、前記マグネットの前記ステータ側に突出している角部から前記ロータヨークまでの最短距離は、前記ギャップの距離以上であることが好ましい。
【００１２】
この構成により、マグネットの角部からステータコアへ鎖交する磁束の磁気抵抗を、マグネットの角部からロータヨークへ鎖交する磁束の磁気抵抗以下とすることができる。これにより、モータは、モータトルクの低下を抑制することができる。
【００１３】
本発明の望ましい態様として、前記ロータと連動して回転する回転軸をさらに備え、前記回転軸と回転させる負荷体とを直結していることが好ましい。
【００１４】
この構成により、モータはいわゆるダイレクトドライブモータとなり、直接負荷体を回転することができる。また、モータは、トルク変動を低減でき滑らかな回転が可能となる。そして、モータは、モータトルクを高めるとともに、コギングトルク及びトルクリップルを低減できるので、回転体を支持する軸受の寿命劣化を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、モータトルクを高めるとともに、トルク変動を低減でき滑らかな回転が可能なモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、回転中心を含む仮想平面で実施形態１のモータの構成を切って模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、実施形態１のモータの構成を回転中心に直交する仮想平面で切ってロータを模式的に示す部分断面図である。
【図３】図３は、実施形態１のロータとステータとの関係を模式的に示す説明図である。
【図４】図４は、実施形態２のモータの構成を回転中心に直交する仮想平面で切ってロータを模式的に示す部分断面図である。
【図５】図５は、実施形態２のロータとステータとの関係を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００１８】
（実施形態１）
図１は、回転中心を含む仮想平面で実施形態１のモータの構成を切って模式的に示す断面図である。モータ１は、ギヤ、ベルトまたはローラ等の伝達機構を介在させることなく負荷体５２に回転力をダイレクトに伝達し、負荷体５２を回転させることができる。モータ１は、いわゆるモータ回転軸１０と負荷体５２とを直結したダイレクトドライブモータである。
【００１９】
モータ１は、静止状態に維持される固定子(以下、ステータという)３０と、ステータ３０に対して回転可能に配置された回転子(以下、ロータという)４０と、ステータ３０を固定して支持部材５１に取り付けられるベース部材２０と、ロータ４０に固定されてロータ４０とともに回転可能なモータ回転軸１０と、ベース部材２０とモータ回転軸１０との間に介在されてモータ回転軸１０をベース部材２０に対して回転可能に支持する軸受１４と、を含む。
【００２０】
ベース部材２０、モータ回転軸１０、ロータ４０及びステータ３０はいずれも環状の構造体である。モータ回転軸１０、ロータ４０及びステータ３０は、回転中心Ｚｒを中心に同心状に配置されている。また、モータ１は、回転中心Ｚｒから外側へロータ４０、ステータ３０の順に配置されている。このようなモータ１は、インナーロータ型と呼ばれ、ロータ４０がステータ３０よりも回転中心Ｚｒ寄りとなる。また、モータ１は、モータ回転軸１０、ロータ４０及びステータ３０がベース部材２０の上に配置されている。
【００２１】
ベース部材２０は、略円板状のハウジングベース２１と、中空部１１が貫通し、中空部１１を囲むようにハウジングベース２１から凸状に突出した軸心となるハウジングインナ２２を備えている。ハウジングインナ２２は、ハウジングベース２１にボルト等の固定部材２７を介して締結され固定されている。また、ベース部材２０は、ボルト等の固定部材２６を介してハウジングベース２１に軸受１４の内輪を固定するハウジングフランジ２３とを含む。
【００２２】
ハウジングベース２１の外周縁には、ステータ３０がボルト等の固定部材２８によって締結されている。これにより、ステータ３０はハウジングベース２１に対して位置決め固定されている。ステータ３０の中心軸は、ロータ４０の回転中心Ｚｒと一致する。
【００２３】
ステータ３０は、筒状のステータコア３１と、励磁コイル３２とを含む。ステータ３０は、ステータコア３１に励磁コイル３２が巻きつけられる。ステータ３０には、電源からの電力を供給するための配線(図示しない)が接続されており、この配線を通じて励磁コイル３２に対して電力が供給されるようになっている。
【００２４】
ロータ４０は、ロータ４０の外径がステータ３０の内径寸法も小さな円筒状である。ロータ４０は、ロータヨーク４１及びロータヨーク４１の外周に貼り付けられたマグネット４２を含む。なお、マグネット４２については、後述する。
【００２５】
モータ回転軸１０は、円環状の回転軸１２と、ボルト等の固定部材１６を介して回転軸１２に軸受１４の外輪を固定するロータフランジ１３とを含む。ロータ４０は、円筒状のモータ回転軸１０の回転軸１２に一体的に固定されている。ロータ４０は、円筒状のモータ回転軸１０の回転軸１２に固定部材により固定されてもよい。回転軸１２は、円環の中心軸がモータ１の回転中心Ｚｒと同軸に形成されている。
【００２６】
また、軸受１４は、外輪がロータフランジ１３に固定され、内輪がハウジングフランジ２３に固定されている。これにより、軸受１４は、ハウジングベース２１に対して、回転軸１２及びロータ４０を回転自在に支持することができる。このため、モータ１は、回転軸１２及びロータ４０をハウジングベース２１及びステータ３０に対して回転させることができる。
【００２７】
なお、軸受１４は、転動体をクロスローラとしたクロスローラ軸受としてもよい。なお、軸受１４は、クロスローラ軸受に限定されず、例えば転動体を玉やころ(円筒ころ、円錐ころ、球面ころなど)とした玉軸受やころ軸受としてもよい。これらの転動体は、環状を成す保持器のポケットに１つずつ所定間隔、例えば等間隔で配列し、このポケット内で回転自在に保持された状態で軌道面間に組み込んでもよい。これにより、各転動体は所定間隔を保った状態で、その転動面が相互に接触することなく、上記軌道面間を転動することができる。また、各転動体は、相互に接触して摩擦が生じることによる回転抵抗の増大や、焼付きなどを防止することができる。
【００２８】
軸受１４は、例えば転動体を玉とした場合、保持器を波型の合わせタイプや冠型などとすることができる。または、軸受１４は、転動体を各種のころとした場合、保持器をもみ抜き型、くし型及びかご型などとすることができる。
【００２９】
また、モータ１は、回転検出器２４Ａ、２４Ｂを備えることが好ましい。回転検出器２４Ａ、２４Ｂは、例えばレゾルバであって、ロータ４０及びモータ回転軸１０の回転位置を高精度に検出することができる。
【００３０】
回転検出器２４Ａ、２４Ｂは、静止状態に維持されるレゾルバステータ２５Ａ、２５Ｂと、レゾルバステータ２５Ａ、２５Ｂと所定のギャップを隔てて対向配置され、レゾルバステータ２５Ａ、２５Ｂに対して回転可能なレゾルバロータ１５Ａ、１５Ｂを備えており、軸受１４の上方に配設されている。
【００３１】
レゾルバステータ２５Ａ、２５Ｂは、複数のステータ磁極が円周方向に等間隔に形成された環状の積層鉄心を有し、各ステータ磁極にレゾルバコイルが巻回されている。本実施形態のモータ１では、レゾルバステータ２５Ａ、２５Ｂは、ハウジングインナ２２に固定されている。
【００３２】
レゾルバロータ１５Ａ、１５Ｂは、中空環状の積層鉄心により構成されており、モータ回転軸１０の内側に固定されている。回転検出器２４Ａ、２４Ｂの配設位置は、ロータ４０(モータ回転軸１０)の回転を検出することが可能であれば特に限定されず、モータ回転軸１０及びベース部材２０の形状に応じて任意の位置へ配設することができる。
【００３３】
ロータ４０が回転すると、ロータ４０とともにモータ回転軸１０が回転し、連動してレゾルバロータ１５Ａ、１５Ｂも回転する。これにより、レゾルバロータ１５Ａ、１５Ｂと、レゾルバステータ２５Ａ、２５Ｂとの間のリラクタンスが連続的に変化する。レゾルバステータ２５Ａ、２５Ｂは、リラクタンスの変化を検出し、レゾルバ制御回路によって電気信号(デジタル信号)に変換する。モータ１を制御する制御装置は、レゾルバ制御回路の電気信号に基づいて、単位時間当たりのレゾルバロータ１５Ａ、１５Ｂと連動するモータ回転軸１０及びロータ４０の位置や回転角度を演算処理することができる。その結果、モータ１を制御する制御装置は、モータ回転軸１０の回転状態(例えば、回転速度、回転方向あるいは回転角度など)を計測することが可能となる。
【００３４】
なお、上述したレゾルバロータ１５Ａは、中空部１１に対して偏心させた内周を有する円環状となっている。このため、ロータ４０の回転に伴ってレゾルバロータ１５Ａが回転すると、レゾルバステータ２５Ａとの間の距離を円周方向に連続して変化させ、両者の間のリラクタンスがレゾルバロータ１５Ａの位置により連続的に変化する。レゾルバロータ１５Ａの１回転につき、リラクタンス変化の基本波成分が１周期となる単極レゾルバ信号を出力しており、回転検出器２４Ａはいわゆる単極レゾルバとなる。
【００３５】
また、レゾルバロータ１５Ｂは、突極状の複数の歯が円周方向に等間隔で形成される。このため、ロータ４０の回転に伴ってレゾルバロータ１５Ｂが回転すると、レゾルバステータ２５Ｂとの間の距離を円周方向に周期的に変化させ、両者の間のリラクタンスがレゾルバロータ１５Ｂの歯の位置により連続的に変化する。レゾルバロータ１５Ｂの１回転につき、リラクタンス変化の基本波成分が多周期となる多極レゾルバ信号を出力しており、回転検出器２４Ｂはいわゆる多極レゾルバとなる。
【００３６】
このように、モータ１は、ロータ４０の１回転につき、リラクタンス変化の基本波成分の周期が異なる回転検出器２４Ａ及び回転検出器２４Ｂを備えることにより、モータ回転軸１０の絶対位置を把握することができ、また、モータ回転軸１０の回転状態(例えば、回転速度、回転方向あるいは回転角度など)を計測する精度を高めることができる。
【００３７】
モータ１は、ハウジングベース２１が支持部材５１に取り付けられることで、支持部材５１に対して位置決め固定される。ハウジングベース２１は、支持部材５１に取り付けられた状態において、支持部材５１の取付面と接する一連の連続面を少なくとも１つ有している。この連続面は、モータ１の自重や回転時の振動などを支持部材５１に分散して作用させることができる。このため、ハウジングベース２１に歪み(撓み)が生ずるおそれを防止することができる。
【００３８】
モータ１は、例えばボルト等の固定部材１７により負荷体５２が回転軸１２に直接固定されている。負荷体５２の質量が大きい場合、モータ１は、モータトルクを十分備えている必要がある。また、モータ１は、ロータ４０の回転にコギングトルク及びトルクリップルを含んでいると、回転軸１２の振動を生じさせるおそれがある。回転軸１２の振動は、負荷体５２に伝達される。これにより、負荷体５２の重心が振れるようにモーメントがかかる場合、モータ１の軸受１４の寿命を短くしてしまうおそれがある。
【００３９】
以上説明したように、モータ１は、伝達機構を介在させることなく負荷体５２に回転力をダイレクトに伝達できる。このため、負荷体５２を回転させる場合、モータ１は、モータトルクを高めるとともに、コギングトルク及びトルクリップルを低減することが求められる。
【００４０】
図２は、実施形態１のモータの構成を回転中心に直交する仮想平面で切ってロータを模式的に示す部分断面図である。図２は、例えば図１のＩＩ−ＩＩ断面を視ている。図２に示すように、ロータ４０は、ロータヨーク４１と、マグネット４２とを含む。ロータヨーク４１は、筒状に形成される。ロータヨーク４１は、電磁鋼板、冷間圧延鋼板などの薄板が、接着、ボス、カシメなどの手段により積層されて製造される。例えば、ロータヨーク４１は、順次金型の型内で積層され、金型から排出される。
【００４１】
マグネット４２は、ロータヨーク４１の外周表面に沿って貼り付けられ、複数設けられている。マグネット４２は、永久磁石であり、Ｓ極及びＮ極がロータヨーク４１の円周方向に交互に等間隔で配置される。これにより、図２に示すロータ４０の極数は、ロータヨーク４１の外周側にＮ極と、Ｓ極とがロータヨーク４１の円周方向に交互に配置された２８極である。なお、ロータ４０の極数は、２８極に限られず、例えば２０極または３６極でもよく、必要に応じて適宜変更できる。また、永久磁石は、例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石を用いることができる。
【００４２】
ロータヨーク４１の外周には、マグネット４２を位置決めする位置決め凸部４１ｂが円周方向に複数設けられている。位置決め凸部４１ｂ間は、マグネット４２を収容する凹部となっており、ロータヨーク４１の外周に空けられた溝となる。マグネット４２は、マグネット４２を収容する凹部の密着面４１ａに貼り付けられる。マグネット４２は、ロータヨーク４１の位置決め凸部４１ｂ間に収容され、例えば、密着面４１ａに接着剤により取り付けられる。本実施形態では、マグネット４２は、ロータヨーク４１の外周表面の密着面４１ａに沿って貼り付けられ、複数設けられている分割形状（セグメント構造）のセグメント磁石である。
【００４３】
図２において、ロータ４０の回転半径Ｒ１は、回転中心Ｚｒから半径方向に最も遠い距離であるマグネット４２の最外周表面までの距離である。マグネット４２の半径方向の外周部（外周表面）における回転方向の円弧の半径（曲率半径）をｒ１とする。仮想曲線Ｑ１は、マグネット４２の外周部における円弧を延長した曲線である。マグネット４２の半径方向の外周部（外周表面）の円弧は、仮想曲線Ｑ１の円弧の中心Ｍｒから半径ｒ１とされている。マグネット４２の半径方向の内周部（内周表面）における回転方向の円弧の半径（曲率半径）をｒ２とする。仮想曲線Ｑ２は、マグネット４２の内周部における円弧を延長した曲線である。マグネット４２の半径方向の内周部（内周表面）の円弧は、仮想曲線Ｑ２の円弧の中心Ｍｒから半径ｒ２とされている。
【００４４】
実施形態１のマグネット４２は、仮想曲線Ｑ１の円弧の中心と、仮想曲線Ｑ２の円弧の中心とが同じ中心Ｍｒとなり、一致する。また、仮想曲線Ｑ１の円弧の半径ｒ１と仮想曲線Ｑ２の円弧の半径ｒ２は、ｒ１＞ｒ２の関係となる。なお、マグネット４２の外周部とは、マグネット４２の回転中心Ｚｒから遠い側の表面をいい、マグネット４２の内周部とは、マグネット４２の回転中心Ｚｒから近い側の表面をいう。仮想曲線Ｑ１の円弧の中心と、仮想曲線Ｑ２の円弧の中心とが一致するとは、ある程度の許容範囲（誤差、公差等）を含む。
【００４５】
この構造により、マグネット４２の外周部及び内周部の間であるマグネット４２の厚みｄは一定となり、部分的に薄い部分が低減されるので、限られたマグネット４２の磁石量で必要な磁束を確保することができる。ここで、厚みｄは、マグネット４２の外周部の起点位置と円弧の中心Ｍｒとを結ぶ直線がマグネット４２の内周部（内周表面）に交差した位置と外周部の起点位置との距離である。つまり、外周部の円弧の半径ｒ１と内周部の円弧の半径ｒ２との差が厚みｄとなる。
【００４６】
また、仮想曲線Ｑ１の円弧の中心Ｍｒと、ロータ４０の回転中心Ｚｒとは、重なり合わない。例えば、仮想曲線Ｑ１の円弧の中心Ｍｒは、マグネット４２からみて回転中心Ｚｒよりも半径方向に近い側にシフト量Ａだけずれている。シフト量Ａのロータ４０の回転半径Ｒ１に対する比は、例えば百分率で３０％となっている。これにより、仮想曲線Ｑ１の曲率は、ロータ４０の回転中心Ｚｒから回転半径Ｒ１で描く円弧の曲率よりも大きくなる。
【００４７】
ロータヨーク４１は、マグネット４２をロータヨーク４１の外周に設けるために、マグネット４２の内周部の円弧の半径ｒ２と同じ半径の円弧となる密着面４１ａを有している。つまり、マグネット４２の密着面４１ａは、仮想曲線Ｑ２の曲率と同じ曲率となっている。この構造により、マグネット４２の内周部は、ロータヨーク４１と密着し、隙間を生じることによる磁束漏れのおそれを低減できる。その結果、モータ１は、マグネット４２の磁束を有効利用することによりモータトルクの低下を抑制することができる。また、モータ１は、マグネット４２とロータヨーク４１とが沿うことから、マグネット４２の固定を安定させることができる。なお、同じ半径または同じ曲率とは、ある程度の許容範囲（誤差、公差等）を含む。
【００４８】
図３は、実施形態１のロータとステータとの関係を模式的に示す説明図である。図３に示すように、マグネット４２は、位置決め凸部４１ｂ間に収容されるが、ロータヨーク４１よりもステータ３０側に突出している。このマグネット４２の外周側の角部４２ａにおいて、ステータコア３１と、マグネット４２との間隔であるギャップ長は、Ｌｇ１である。
【００４９】
ステータ３０は、回転中心Ｚｒ側にロータ４０を包囲するように筒状に設けられる。図３に示すように、ステータ３０は、ステータコア３１が上述した回転中心Ｚｒを中心とした円周方向にティース３１ａが等間隔で並んで、バックヨーク３１ｂが一体に配置される。ステータ３０は、このような一体コアに限られず、複数の分割されたステータコア３１が上述した回転中心Ｚｒを中心とした円周方向に等間隔で並んで配置される分割コアであってもよい。そして、ステータコア３１がハウジングベース２１に固定される。
【００５０】
また、ステータコア３１は、略同形状に形成された複数のティース３１ａが回転中心Ｚｒ方向に積層されて束ねられることで形成される。ステータコア３１は、電磁鋼板などの磁性材料で形成される。ステータ３０は、複数のステータコア３１が組み合わされると、環状形状を形成する。
【００５１】
図３に示す励磁コイル３２は、線状の電線である。励磁コイル３２は、ステータコア３１のティース３１ａにインシュレータを介して集中巻きされる。この構成により、磁極数を低減でき、かつ分布巻きに比較してコイルエンドが短くなることからコイル量を低減できる。その結果、コストを低減でき、モータ１をコンパクトにすることができる。なお、インシュレータは、励磁コイル３２とステータコア３１とを絶縁するための部材であり、耐熱部材で形成される。
【００５２】
励磁コイル３２は、ステータコア３１のティース３１ａの複数の外周に分布巻きされていてもよい。この構成により、磁極数が増え、磁束の分布が安定することからトルクリップルを抑制することができる。励磁コイル３２は、バックヨーク３１ｂの外周にトロイダル巻きされていてもよい。この構成により、分布巻きと同等の磁束分布を発生することができる。その結果、トルクリップルを抑制することができる。
【００５３】
このように構成されたステータコア３１が図３に示すように複数組み合わされることにより、ステータ３０は、ロータ４０を包囲できる形状となる。つまり、ステータコア３１は、ロータヨーク４１の外側（回転中心Ｚｒから遠い側）にギャップを有して環状に配置される。
【００５４】
以上説明したように、実施形態１のモータ１は、ロータヨーク４１及びロータヨーク４１の外周に設けられて、ロータヨーク４１の円周方向に向かって配列される複数のマグネット４２を含むロータ４０と、ロータ４０との間にギャップＬｇ１を有して環状に配置されるステータコア３１及びステータコア３１を励磁させる励磁コイル３２を含むステータ３０と、を含む。マグネット４２は、マグネット４２の外周部の円弧の中心Ｍｒとマグネット４２の内周部の円弧の中心Ｍｒとが一致するとともに、マグネット４２の外周部または内周部の円弧の中心Ｍｒとロータ４０の回転中心Ｚｒとが一致しない。
【００５５】
実施形態１のモータ１は、マグネット４２の外周部の円弧の中心Ｍｒとマグネット４２の内周部の円弧の中心Ｍｒとが一致するので、マグネット４２の外周部と内周部との間の厚みｄが保たれ、マグネット４２の磁石体積低下による総磁束量の低減を抑制することができる。このため、マグネット４２の角部４２ａの磁石体積を確保することができることから、マグネット４２の減磁耐力を高めることができる。また、マグネット４２の減磁を抑制できることから、ステータ３０の励磁コイル３２の電気装荷を大きくし、モータ１はモータトルクを増加させることもできる。
【００５６】
マグネット４２は、仮想曲線Ｑ１の曲率が大きくなっても角部４２ａの角度θを確保することができる。このため、モータ１の製造過程において、角部４２ａの割れのおそれを低減することができる。なお、角度θがマグネット４２の仮想曲線Ｑ１と角部４２ａから回転中心Ｚｒへ向かう半径方向とのなす角度である場合、製造装置は、ロータヨーク４１の位置決め凸部４１ｂを形成しやすくなる。また、角度θがマグネット４２の仮想曲線Ｑ１と角部４２ａから回転中心Ｚｒへ向かう半径方向とのなす角度である場合、製造装置は、マグネット４２をロータヨーク４１の外周表面に沿って密に並べる精度を高めることができる。
【００５７】
また、マグネット４２の外周部または内周部の円弧の中心Ｍｒと、ロータ４０の回転中心Ｚｒとが一致しないことから、マグネット４２からステータコア３１へ鎖交する磁束の変化を滑らかにすることができる。このため、このため、モータ１は、トルク変動を低減でき滑らかな回転が可能となる。そして、モータ１は、マグネット４２からステータコア３１へ鎖交する磁束が急に増加または減少することに伴うコギングトルク及びトルクリップルを抑制することができる。
【００５８】
実施形態１のモータ１は、マグネット４２の角部４２ａからロータヨーク４１までの最短距離ｈ１を、上述したギャップ長Ｌｇ１以上とする。この構造により、マグネット４２の角部４２ａからステータコア３１へ鎖交する磁束の磁気抵抗を、マグネット４２の角部４２ａからロータヨーク４１の位置決め凸部４１ｂへ鎖交する磁束の磁気抵抗以下とすることができる。これにより、モータ１は、モータトルクの低下を抑制することができる。
【００５９】
以上説明した実施形態１のモータ１は、伝達機構を介在させることなく負荷体５２と回転軸１２とを直結するダイレクトドライブモータである。上述したように、モータ１は、トルク変動を低減でき滑らかな回転が可能となる。このため、モータ１は、ロータ４０とともに回転する回転軸１２の回転力を負荷体５２にダイレクトに伝達し、負荷体５２を回転させても、軸受１４の寿命の劣化を抑制することができる。
【００６０】
（実施形態２）
図４は、実施形態２のモータの構成を回転中心に直交する仮想平面で切ってロータを模式的に示す部分断面図である。図５は、実施形態２のロータとステータとの関係を模式的に示す説明図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００６１】
実施形態２のモータ１は、アウターロータ型と呼ばれ、ステータ３０がロータ４０よりも回転中心Ｚｒ寄りとなる配置としている。
【００６２】
マグネット４２は、ロータヨーク４１の内周表面に沿って貼り付けられ、複数設けられている。マグネット４２は、永久磁石であり、Ｓ極及びＮ極がロータヨーク４１の円周方向に交互に等間隔で配置される。これにより、図４に示すロータ４０の極数は、ロータヨーク４１の内周側にＮ極と、Ｓ極とがロータヨーク４１の円周方向に交互に配置された２８極である。ロータ４０の極数は、２８極に限られず、例えば２０極または３６極でもよく、必要に応じて適宜変更できる。
【００６３】
ロータヨーク４１の内周には、マグネット４２を位置決めする位置決め凸部４１ｄが円周方向に複数設けられている。位置決め凸部４１ｄ間は、マグネット４２を収容する凹部となっており、ロータヨーク４１の内周に空けられた溝となる。マグネット４２は、マグネット４２を収容する凹部の密着面４１ｃに貼り付けられる。マグネット４２は、ロータヨーク４１の位置決め凸部４１ｄ間に収容され、例えば、密着面４１ｃに接着剤により取り付けられる。本実施形態では、マグネット４２は、ロータヨーク４１の内周表面の密着面４１ｃに沿って貼り付けられ、複数設けられている分割形状（セグメント構造）のセグメント磁石である。
【００６４】
図４において、ロータ４０の回転半径Ｒ２は、回転中心Ｚｒから半径方向に最も近い距離であるマグネット４２の最内周表面までの距離である。マグネット４２の半径方向の外周部における回転方向の円弧の半径をｒ１とする。仮想曲線Ｑ１は、マグネット４２の外周部における円弧を延長した曲線である。マグネット４２の半径方向の外周部（外周表面）の円弧は、仮想曲線Ｑ１の円弧の中心Ｍｒから半径ｒ１とされている。マグネット４２の半径方向の内周部（内周表面）における回転方向の円弧の半径（曲率半径）をｒ２とする。仮想曲線Ｑ２は、マグネット４２の内周部における円弧を延長した曲線である。マグネット４２の半径方向の内周部（内周表面）の円弧は、仮想曲線Ｑ２の円弧の中心Ｍｒから半径ｒ２とされている。
【００６５】
実施形態２のマグネット４２は、仮想曲線Ｑ１の円弧の中心と、仮想曲線Ｑ２の円弧の中心とが同じ中心Ｍｒとなり、一致する。また、仮想曲線Ｑ１の円弧の半径と仮想曲線Ｑ２の円弧の半径は、ｒ１＞ｒ２となる。仮想曲線Ｑ１の円弧の中心と、仮想曲線Ｑ２の円弧の中心とが一致するとは、ある程度の許容範囲（誤差、公差等）を含む。
【００６６】
この構造により、マグネット４２の外周部及び内周部の間であるマグネット４２の厚みｄは一定となり、部分的に薄い部分が低減されるので、限られたマグネット４２の磁石量で必要な磁束を確保することができる。ここで、厚みｄは、マグネット４２の外周部の起点位置と円弧の中心Ｍｒとを結ぶ直線がマグネット４２の内周部（内周表面）に交差した位置と外周部の起点位置との距離である。つまり、外周部の円弧の半径ｒ１と内周部の円弧の半径ｒ２との差が厚みｄとなる。
【００６７】
また、仮想曲線Ｑ１の円弧の中心Ｍｒと、ロータ４０の回転中心Ｚｒとは、重なり合わない。例えば、仮想曲線Ｑ１の円弧の中心Ｍｒは、マグネット４２からみて回転中心Ｚｒよりも半径方向に遠い側にシフト量Ａだけずれている。シフト量Ａのロータ４０の回転半径Ｒ２に対する比は、例えば百分率で３０％となっている。これにより、仮想曲線Ｑ１の曲率は、ロータ４０の回転中心Ｚｒから回転半径Ｒ２で描く円弧の曲率よりも小さくなる。
【００６８】
ロータヨーク４１は、マグネット４２をロータヨーク４１の内周に設けるために、マグネット４２の外周部の円弧の半径と同じ半径の円弧となる密着面４１ｃを有している。つまり、マグネット４２の密着面４１ｃは、仮想曲線Ｑ１の曲率と同じ曲率となっている。この構造により、マグネット４２の外周部は、ロータヨーク４１と密着し、隙間を生じることによる磁束漏れのおそれを低減できる。その結果、モータ１は、マグネット４２の磁束を有効利用することによりモータトルクの低下を抑制することができる。また、モータ１は、マグネット４２とロータヨーク４１とが沿うことから、マグネット４２の固定を安定させることができる。なお、同じ半径または同じ曲率とは、ある程度の許容範囲（誤差、公差等）を含む。
【００６９】
図５に示すように、マグネット４２は、位置決め凸部４１ｄ間に収容されるが、ロータヨーク４１よりもステータ３０側に突出している。マグネット４２の内周側の角部４２ｃにおいて、ステータコア３１と、マグネット４２との間隔であるギャップ長は、Ｌｇ２である。ステータコア３１は、ロータヨーク４１の内側（回転中心Ｚｒ側）にギャップを有して環状に配置され、ロータ４０は、ステータ３０を包囲できる形状となる。
【００７０】
以上説明したように、実施形態２のモータ１は、ロータヨーク４１及びロータヨーク４１の内周に設けられて、ロータヨーク４１の円周方向に向かって配列される複数のマグネット４２を含むロータ４０と、ロータ４０との間にギャップＬｇ２を有して環状に配置されるステータコア３１及びステータコア３１を励磁させる励磁コイル３２を含むステータ３０と、を含む。マグネット４２は、マグネット４２の外周部の円弧の中心Ｍｒとマグネット４２の内周部の円弧の中心Ｍｒとが一致するとともに、マグネット４２の外周部または内周部の円弧の中心Ｍｒとロータ４０の回転中心Ｚｒとが一致しない。
【００７１】
実施形態２のモータ１は、マグネット４２の外周部の円弧の中心Ｍｒとマグネット４２の内周部の円弧の中心Ｍｒとが一致するので、マグネット４２の外周部と内周部との間の厚みｄが保たれ、マグネット４２の磁石体積低下による総磁束量の低減を抑制することができる。このため、マグネット４２の角部４２ｃの磁石体積を確保することができることから、マグネット４２の減磁耐力を高めることができる。また、マグネット４２の減磁を抑制できることから、ステータ３０の励磁コイル３２の電気装荷を大きくし、モータ１はモータトルクを増加させることもできる。
【００７２】
また、マグネット４２の外周部または内周部の円弧の中心Ｍｒと、ロータ４０の回転中心Ｚｒとが一致しないことから、ロータヨーク４１が回転する場合、マグネット４２からステータコア３１へ鎖交する磁束の変化を滑らかにすることができる。このため、このため、モータ１は、トルク変動を低減でき滑らかな回転が可能となる。そして、モータ１はマグネット４２からステータコア３１へ鎖交する磁束が急に増加または減少することに伴うコギングトルク及びトルクリップルを抑制することができる。
【００７３】
実施形態２のモータ１は、マグネット４２の角部４２ｃからロータヨーク４１の位置決め凸部４１ｄまでの最短距離ｈ２を、上述したギャップ長Ｌｇ２以上とする。この構造により、マグネット４２の角部４２ｃからステータコア３１へ鎖交する磁束の磁気抵抗を、マグネット４２の角部４２ｃからロータヨーク４１へ鎖交する磁束の磁気抵抗以下とすることができる。これにより、モータ１は、モータトルクの低下を抑制することができる。
【００７４】
以上説明した実施形態２のモータ１は、伝達機構を介在させることなく負荷体５２と回転軸１２とを直結するダイレクトドライブモータである。上述したように、モータ１は、トルク変動を低減でき滑らかな回転が可能となる。このため、モータ１は、ロータ４０とともに回転する回転軸１２の回転力を負荷体５２にダイレクトに伝達し、負荷体５２を回転させても、軸受１４の寿命の劣化を抑制することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１  モータ
１０  モータ回転軸
１１  中空部
１２  回転軸
１３  ロータフランジ
１４  軸受
１５Ａ、１５Ｂ  レゾルバロータ
１６、１７、２６、２７、２８  固定部材
２０  ベース部材
２１  ハウジングベース
２２  ハウジングインナ
２３  ハウジングフランジ
２４Ａ、２４Ｂ  回転検出器
２５Ａ、２５Ｂ  レゾルバステータ
３０  ステータ
３１  ステータコア
３１ａ  ティース
３１ｂ  バックヨーク
３２  励磁コイル
４０  ロータ
４１  ロータヨーク
４１ａ  密着面
４２  マグネット
４２ａ、４２ｃ  角部
５１  支持部材
５２  負荷体
Ｍｒ  外周部の中心（内周部の中心）
Ｒ１、Ｒ２  回転半径
Ｚｒ  回転中心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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